Bài giảng máy điện, nguồn điện - Chương 2

Nội dung : Bài giảng máy điện_nguồn điện. Chương 1: Những vấn đề chung về máy điện. Chương 2: Máy biến áp. Chương 3: Máy điện không đồng bộ.

Trang 1

8/16/2010 Chu Quốc Hùng HVKTQS

Chương 2

MÁY BIẾN ÁP

Bài giảng MĐ 0810

2

1.Công dụng MBA

U

P

I =

- Dòng truyền tải:

- MBA trong HTĐ:

tăng áp, giảm áp 3p

- Đường tr/tải 10,5kV-22kV-35kV-110kV-220kV-500kV

§2.1.MỞ ĐẦU

- Các nhà máy điện ở xa nơi tiêu thụ Æ Tải điện đi xa

- Phụ tải: 650V-450V

380V-220V-115V

- MBA trong công

nghiệp, kỹ thuật, …

- Điện áp MP: 6,3kV-10,5kV-15,75kV-22kV

(kí hiệu trên sơ đồ)

Æ tăng U giảm I Æ tiết kiệm VL

Trang 2

Phân loại các MBA:

•MBA điện lực, đo lường, hàn, …

•MBA 1 pha, 3 pha

•1 hay nhiều dây quấn

•Kiểu bọc, trụ; hình xuyến, …

4

2.Định nghĩa

•TB điện từ tĩnh;

3.Các lượng định mức

(MBA 3 pha là giá trị Id)

đm đm

S = 3 1 1

•Tần số fđm;

U2đm

•Phía nối nguồn (sơ cấp):

•Phía nối tải (thứ cấp):

•Dòng điện: I1đm, I2đm

•Công suất: S đm =U 1đm I 1đm

w1, U1, I1, P1

w2, U2, I2, P2 biến đổi điện áp xoay chiều; giữ nguyên f

=U 2đm I 2đm(VA)

đm

đm I

U2 2

3

=

dòng điện không tải I0;

số pha; sơ đồ nối dây;

MBA 3p:

Trang 3

§2.2.CẤU TẠO & NG/LÝ LÀM VIỆC CỦA MBA

1.Cấu tạo MBA

đồng, bọc cách điện;

tròn/chữ nhật; dq sơ cấp, thứ cấp

thùng dầu; cực điện;

bình dãn dầu, van an toàn, …

6

2.Nguyên lý hoạt động của MBA

• MBA 2 dq w1, w2

dt

d

w

1

1=−

dt

d

w

2

2 = −

m

f w

E1 =4,44 1 Φ

m

f w

E2 =4,44 2 Φ

•Đặc điểm các sđđ E1, E2

;

2

1

2

1

w

w E

E

1

2 2

1 2

1

I

I U

U w

w

Vai trò sđđ e1, Coi U1I1=U2I2:

•Nguồn u1Æ i1

•ф biến thiên tạo e1, e2

ф(t)=Φmsinωt

•Tỷ số BA:

Æ ф

);

2 sin(

2

π ω

πΦ −

Æ điện năng truyền qua MBA

);

2 sin(

2 1

π ω

=w f m t

sđđ e2;

Trang 4

§2.3.HỆ PH/TRÌNH CÂN BẰNG ĐIỆN TỪ MBA

1.Quá trình điện từ trong MBA

TT chính ф (trong lõi):

;

1 1 1

dt

di L

e t =−

1 1

1 4,44w f U

E = Φm ≈

const

U

Khi 1 =

TT tản Ψt(ngoài lõi):

•Vai trò: quyết định sự truyền tải năng lượng qua MBA

•Dạng phức: E•t1 = −jωL1I•1= −jX1I•1;

•Phụ thuộc U1;

•Tác động: tạo e1, e2

(k0 phụ thuộc tải)

•Đặc điểm: phụ thuộc tải

dt

di L

e t 2

2

2 =−

•

−

E t

const

m = Φ

→

tạo

8

2.Phương trình cân bằng điện áp sơ cấp MBA

•Các thành phần điện áp:

1 1 1 1

1 e R i et

u = − + −

) 1 ( ) ( 1 1 1

1 1

•

+ +

−

=

•Tổng trở dây quấn sơ cấp:

1 1

1 R jX

Z− = +

3.Phương trình cân bằng điện áp thứ cấp MBA

•Các thành phần điện áp:

2 2 2 2

2 u R i et

e = + −

•Tổng trở dq thứ cấp: Z−2 = R2 + jX2

u1, e1, R1i1, et1

e2, u2; R2i2, et2

Trang 5

4.Phương trình cân bằng sức từ động MBA

•TT chính ф k0 đổi (với U 1 =ct e )

•Nguồn STĐ: w1i0

2 2 1 1 0

1i w i w i

2 1

2 0

1

w

I

•

+

=

2 0 1

•

+

=

⇒ I I I

ÆHệ ptr MBA: U•1= −E•1+Z−1I•1(1)

) 2 ( 2 2 2 2

•

−

•

−

= E Z I U

) 3 (

' 2 0 1

•

• +

= I I I

- dòng điện thứ cấp quy đổi)

k

I I

•

' 2

(

1 1

; i w & w2i2

10

§2.4.SƠ ĐỒ THAY THẾ CỦA MBA

1.Hệ phương trình quy đổi của MBA U•1= −E•1+Z−1I•1(1)

) 2 ( 2 2 2 2

•

−

•

−

= E Z I U

) 3 (

' 2 0 1

•

• +

= I I I

•Đưa vào hệ Ptr các thông số từ hóa

•

−

•

=

−E1 Z th I0

•Quy đổi các lượng ở thứ cấp về phía sơ cấp:

Nhân Ptr(2) với k; rồi nhân k/k

k

I Z k E k U

k

•

−

•

−

2

2 2 2

ÆHệ Ptr quy đổi của MBA:

; 2

' 2

•

= U k

U U•1 =Z−th I•0+Z−1I•1(1')

) ' 2 (

' 2

' 2 0

' 2

•

−

•

−

•

−

= Z I Z I

U th

) 3 (

' 2 0 1

•

• +

= I I I

Đặt:

• +

=(R th jX th)I0

−

= 2 2

'

2 k Z Z

) :

(có k E•2 = E•1

Trang 6

2.Sơ đồ thay thế MBA U•1=(R th+ jX th)I•0+(R1+ jX1)I•1(1')

) ' 2 ( ) (

)

2

' 2

' 2 0

' 2

•

+

− +

) 3 (

' 2 0 1

•

• +

=I I I

•Vẽ sơ đồ mạch tương ứng

hệ Ptr quy đổi của MBA

(3 biến, 3 nhánh, 2 vòng)

•Đặc điểm: nối mạch

sơ cấp – thứ cấp

•Ý nghĩa các phần tử

•Ứng dụng:

tính tóan, phân tích

hoạt động của MBA

[Các thông số của sơ đồ xác định từ thực nghiệm]

(Phụ tải quy đổi:

)

2

−

Z

12

§2.5.CHẾ ĐỘ KHÔNG TẢI CỦA MBA

1.Đặc điểm

•Trạng thái: U1đm, I2=0, U20=U2đm

•Sơ đồ thay thế

Các đặc điểm:

•Tổng trở vào lớn

•Dòng điện không tải:

0 0

0 R jX

Z− = +

; 0

1 0

Z

U

I = đm % 100(%)

1

0 0

đm

I

i =

•Công suất không tải: P0 =U1đm I0cosϕ0 ≈R th I2 =∆P st

0

•cosφ0 nhỏ (0,1-0,3)

Æ Không nên để MBA không tải & non tải

0

Z

0

X

0

R

0

ϕ Tam giác tổng trở k0tải

−

= +

≈R th jX th Z th

(nhỏ: (0,03-0,1)I1đm)

Trang 7

2.Thí nghiệm không tải MBA

•Mục đích:

•Sơ đồ thí nghiệm

•Thao tác:

•Đo được:

•Tính:

;

0

1 0

I

U Z

th =

0

0 0

I

P R

th th

;

2

1

đm

U

0 1

0 0

I U

P

đm

=

ϕ

I10=I0;

xác định thông số từ hóa

của sơ đồ thay thế: Rth, Xth

U1đm, I2=0

U1đm, U20=U2đm; P10=P0=∆Pst

14

§2.6.CHẾ ĐỘ NGẮN MẠCH MBA

1.Đặc điểm

•Trạng thái: U1đm, U2=0

•Sơ đồ thay thế

Các đặc điểm:

•Tổng trở vào: (là tổng trở dq MBA)

;

1

n

đm n

Z

U

I =

) (

)

2 1

' 2

1 R j X X

R

Z−n = + + +

•Dòng điện ngắn mạch:

•Là sự cố nguy hiểm (cho MBA & hệ thống CCĐ)

Æ Không được để xảy ra ngắn mạch MBA!

(cần có biện pháp bảo vệ)

n

Z

n

X

n

R

n

ϕ

n

R +

Rất lớn (hàng chục lần I1đm)

Trang 8

(%) 100

%

1đm

n n

U

u =

•Các thành phần của Un (hay un%)

đm n

U = 1

n đm

n

2.Thí nghiệm ngắn mạch MBA

•Mục đích: xác định thông số

dây quấn MBA R1, X1, R2, X2

•Sơ đồ thí nghiệm

•Thao tác: U2=0, đặt U1=Un

U

nX

U

nR

U

n

ϕ

; cos

1đm n n

n

U = = ϕ U nX = X n I1đm =U nsinϕn

P1n=Pn=∆Pđđm

2

1đm

n I R

16

•Tính:

•Coi:

;

1đm

n n

I

U

1đm

n n

I

P

n n

X = −

; 2

' 2

R R

2

' 2

X X

X = =

' 2

2 k

R

R =

•Đo được: Un, I1đm, I2đm, Pn=∆Pđ

Æ Sơ đồ thay thế:

2

' 2

2 k X

X =

Trang 9

§2.7.CHẾ ĐỘ CÓ TẢI CỦA MBA

2 2

U = đm −

∆

100

%

2

2 2

2

đm

U

U U

∆

1.Độ biến thiên điện áp thứ cấp theo tải

•MBA mang tải: U 1đm;I2 ⇒I1; Hệ số tải:

đm

I k

1

=

•Điện áp thứ cấp thay đổi:

(Mức tải)

) cos(

%

2 k t u n n t

∆

⇒

100 ) cos(

1

đm

t n đm

n

t

U

I Z

=

(Phụ thuộc t/c tải, mức tải,

điện áp Un, tổng trở Zn)

100

1

' 2 1

đm

U

U −

=(nhân k/k)

•

−

•

+

2

U đm n

100 ) cos(

1

đm

t n n

U

I

Z ϕ −ϕ

≈

18

2.Đặc tính ngoài

0

%

900 ⇒∆ 2 >

<

ϕ

) cos(

%

2 k t u n n t

∆

0

%

900 ⇒∆ 2 <

>

ϕ

•Quan hệ U2=f(I2) khi U1đm

φn-φt=0 Æ ∆u2% max

φn-φt=900Æ ∆u2%=0

•Đồ thị ∆u2%=f(kt) các tải R, L, C

) 100

% 1

( 2 2

2 2

2

u U

U U

U = đm−∆ = đm −∆

•Đặc tính ngoài khi tải R, L, C

(Duy trì U2: đ/c số vòng dây cao áp ±5%)

Trang 10

3.Tổn hao & hiệu suất MBA

•Biểu đồ năng lượng

1

P

1

P

∆

2

P

∆

st

P

∆

2

P

;

2 1 1

1 R I

P đ =

2

' 2

2 R I

P đ =

0

I R

P ST = th

∆

t đm t

S

P2 = 2cosϕ = cosϕ

•Các tổn hao & công suất ra tải:

•Hiệu suất của MBA:

P P

P

∆ +

=

2

2 1

2

η

0 2

cos

P P k S

k

S k

n t t đm t

t đm t

+ +

=

⇒

ϕ

ϕ η

)

2

2 1

1

đm đm đm t

S

S I

I I

I

k = = =

2 1

I

R

P đ = n

1

2

đm n

t R I k

n

t P k

=

20

•Đặc tính hiệu suất η=f(k t )

0 2

cos

P P k S

k

S k

n t t đm

t

t đm t

+ +

=

ϕ

ϕ η

0

=

∂

t

k

η

0

2P P

k t n =

•cosφt=cte, xét ηmax

ứng với ∆Pst=∆Pđ:

n t

P

k = 0

⇒

•Máy tb & lớn, ηmax khi kt=(0,5-0,7)

(kttrong khoảng (0,4-1,2), η thay đổi k0 đáng kể)

•cosφt tăng, η tăng

Trang 11

§2.8.MBA BA PHA

•Biến đổi điện áp 3 pha: dùng 3

MBA 1 pha, hay MBA 3 pha

1.Cấu tạo

•Lõi thép 3 trụ, quấn dây sơ, thứ mỗi pha

•Dây quấn: AX-BY-CZ, ax-by-cz

Mỗi dq nối hình sao (Y) hay hình tam giác (∆)

22

2.Hệ số biến áp & tổ nối dây của MBA 3 pha

2

1

d

U

2

1 2

1

w

w U

U k

p

; 2

1

w

k =

b/Tổ nối dây:

a/Hệ số BA:

•Nối Y/Y & ∆/∆:

2

1

w

3

1

2

1

w

k =

ÆTổ nối dây Y/∆-7

là tỷ số các điện áp dây

kèm góc lệch pha giữa Udthứ cấp & Ud sơ cấp

kí hiệu sơ đồ nối dây sơ cấp & thứ cấp

(mốc)

•VD:

Trang 12

3.Nối song song các MBA

Mục đích:

• An toàn (độ tin cậy) cung cấp điện

• Hiệu quả sử dụng thiết bị;

Yêu cầu:

• Cùng tổ nối dây;

• Điện áp ngắn mạch unI%=unII%

(Giáng áp ZnIII=ZnIIIII- phân bố tải cân đối giữa các máy)

• Cấp điện áp UdI=UdII tương ứng;

• Đảm bảo công suất phụ tải;

Lưu ý: Sơ đồ thay thế MBA 3p là sơ đồ của 1p !

24

§2.9.CÁC MBA ĐẶC BIỆT

1.MBA tự ngẫu

•Chỉ có 1 dây quấn w1;

2.MBA hàn

•Chế độ làm việc ngắn mạch

•Truyền Nlg bằng cả TT & dòng điện

•Nhỏ gọn; trong PTN;

•Đặc tính ngoài rất mềm

•Điều chỉnh dòng điện hàn bằng chỉnh

lõi thép & cuộn điện kháng ngoài

1 phần là w2

Có Xtlớn để hạn dòng

U2đm~60-70V Iđm~vài trăm A

sử dụng k0an toàn

Trang 13

3.MBA đo lường

2

1 2

1

w

U U =

•Giảm U, I Æ đo được trên các V, A

•Biến dòng: hạ dòng I1

•Biến áp: hạ áp U1

1

2 2

1

w

1

2

w

I =

⇒

2 2

1

w

U =

⇒

•Sử dụng trong NMĐ, Trạm PPĐ

Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	673,72 KB